【手続補正書】
【提出日】平成18年4月19日(2006.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  ベルト移動装置および該装置を備えた画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】  ベルトを移動させるための駆動軸と、駆動源からの駆動力を前記駆動軸に伝達する伝達手段を備え、前記駆動源からの駆動力によりベルトを移動させるベルト移動装置において、
前記ベルトの移動方向の位置を認識するために該ベルトに設けられたマーカーを検出するマーカー検出手段と、
前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
前記マーカー検出手段の検出結果に基づき、ベルトの移動方向の位置を補正するための補正情報を作成する第１の補正情報作成手段と、
前記回転状態検出手段の検出結果に基づき、前記駆動軸の回転状態を補正するための補正情報を作成する第２の補正情報作成手段と、
前記第１および第２の補正情報作成手段の補正情報に基づいて前記駆動源を移動制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするベルト移動装置。
【請求項２】  前記第１の補正情報作成手段は、
作成する補正情報の最大応答周波数を、前記第２の補正情報作成手段が作成する補正情報の最大応答周波数よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載のベルト移動装置。
【請求項３】  駆動源の駆動により駆動軸を回転させ、ベルトを駆動するベルト移動装置において、
前記ベルトの表面位置を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された表面位置をフィードバックして前記駆動対象の表面位置を目標位置に追従させる位置制御手段と、
を備えたことを特徴とするベルト移動装置。
【請求項４】  駆動源の駆動により駆動軸を回転させ、ベルトを駆動するベルト移動装置において、
前記駆動源軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、
前記回転状態検出手段で検出された回転状態をフィードバックして前記駆動源軸目標位置を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように前記駆動源軸の目標位置に追従させる移動制御をおこなう制御手段と、
を備えたことを特徴とするベルト移動装置。
【請求項５】  前記ベルトを張設する駆動軸の軸方向の少なくとも１箇所に歯が形成され、
前記ベルトには、前記駆動軸の歯に噛み合う歯が形成され、
駆動軸の回転によりベルトを移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項６】  前記駆動軸の駆動表面には、摩擦係数が大きい部材を備え、
該駆動軸の回転により前記ベルトを移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項７】  前記ベルトは、
画像形成装置に設けられる中間転写ベルトおよび／または紙搬送ベルトであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項８】  前記制御手段は、
前記駆動軸に対する目標駆動軸角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｄと、駆動軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄの関係が、
Ｗｃｄ  ＞  Ｗｐｄ
の場合は、
前記目標駆動軸角度を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御することを特徴とする請求項１，２のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項９】  前記制御手段は、
前記駆動軸に対する目標駆動源軸角度からコントローラと駆動軸までの機械系を含む駆動源軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｍと、駆動軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄの関係が、
Ｗｃｍ  ＞  Ｗｐｄ
の場合は、
前記目標駆動源軸角度を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御することを特徴とする請求項４に記載のベルト移動装置。
【請求項１０】  前記制御手段は、
目標位置からコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓと、駆動軸トルクあるいは駆動源軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄｍの関係が、
Ｗｐｄｍ  ＞  Ｗｃｓ
で、かつ安定に制御できる場合は、前記ベルトの表面位置だけをフィードバックして前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御することを特徴とする請求項３に記載のベルト移動装置。
【請求項１１】  前記制御手段は、
前記回転状態検出手段で検出された前記駆動軸の回転状態をフィードバックして駆動軸目標位置に追従させる内側フィードバックループの前記交差周波数Ｗｃｄと、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの前記開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓの関係が、
Ｗｃｄ  ＞  Ｗｃｓ
とした外側フィードバックループの制御を実行することを特徴とする請求項１，２，８のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１２】  前記制御手段は、
前記回転状態検出手段で検出された前記駆動軸の回転状態をフィードバックして駆動軸目標位置に追従させる内側フィードバックループの前記交差周波数Ｗｃｍと、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの前記開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓの関係が、
Ｗｃｍ  ＞  Ｗｃｓ
とした外側フィードバックループの制御を実行することを特徴とする請求項４，９のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１３】  前記制御手段は、
ＰＩコントローラに外乱推定オブザーバを付加して構成され、
目標位置から前記ベルトの表面位置までの開ループ伝達関数の交差周波数Ｗｃｓの傾きとして−２０ｄｂ／ｄｅｃの積分特性を持たせてなることを特徴とする請求項１〜４，１０〜１２のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１４】  前記制御手段として、
前記ベルトの駆動開始時に、ランプ関数の目標位置を前記目標位置を滑らかにする関数で乗算し、新たな目標位置として測定出力の比較信号とし、前記目標位置を滑らかにする関数に制御対象の伝達関数の逆数を乗算することにより、前記駆動源にフィードフォワード電流を与えるフィードフォワード系回路を備えたことを特徴とする請求項１〜４，１０〜１３のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１５】  前記歯は、前記ベルト上の画像形成部以外の箇所に形成されたことを特徴とする請求項５に記載のベルト移動装置。
【請求項１６】  前記ベルトは、前記駆動軸と、複数のローラで張設され、該複数のローラのうち少なくとも転写ニップ部のローラは、前記ベルトの歯に接触しない軸長とされたことを特徴とする請求項５，７のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１７】  前記駆動源から前記駆動軸までの伝達手段は、タイミングベルトとタイミングプーリーで構成されたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１８】  前記駆動源から前記駆動軸までの伝達手段は、ギヤで構成されたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項１９】  前記駆動源軸から前記駆動軸までの伝達手段は、駆動源軸と駆動軸が一体か駆動源軸と駆動軸がカップリングで締結されたダイレクト駆動であることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項２０】  前記制御手段は、
前記マーカー検出手段で検出されたスリットパターンからなるマーカーをＡ／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換の出力に基づき、検出されたマーカーが示すスリットパターン間を位置補間する信号補間手段を備えてなることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項２１】  前記制御手段は、
前記マーカー検出手段で検出されたスリットパターンからなるマーカーの信号パルスのパルスエッジ間を該信号パルスよりも短い周期の一定間隔クロックで時間的に補間する信号補間手段を備えてなることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項２２】  前記制御手段は、
単一個のＤＳＰ、あるいは単一個のマイクロコンピュータを用いて前記ベルトを駆動制御することを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項２３】  前記制御手段は、
前記ＤＳＰあるいはマイクロコンピュータを用いたサーボ駆動の演算のために、制御演算のサンプリング時間で離散化した演算結果を前記駆動源に対する入力として与えることを特徴とする請求項２２に記載のベルト移動装置。
【請求項２４】  前記回転状態検出手段は、
前記駆動軸、あるいは前記駆動源の軸と同軸に設けられる偏心補正エンコーダであることを特徴とする請求項１〜２３のいずれか一つに記載のベルト移動装置。
【請求項２５】  前記請求項１〜２４のいずれか一つに記載のベルト移動装置を備えた画像形成装置であって、
前記ベルト画像形成のための中間転写ベルトとして備え、該中間転写ベルトを移動制御して複数色からなるカラー画像を転写紙上に画像形成する画像形成手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ベルトの移動制御をおこなう、より詳しくは、カラープリンタ当の画像形成装置に設けられる中間転写ベルトの位置を高精度に制御することができるベルト移動装置および該装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラープリンタ等の画像形成装置などに使用される中間転写ベルトの位置は、ベルト搬送装置によって制御される。図１８は、従来のベルト搬送装置（特開平６−２６３２８１号公報に開示）を示す平面図である。このベルト搬送装置は、無端状のベルト１８０１を駆動する駆動ロール１８０２にエンコーダ１８０３を設け、駆動ロール１８０２が１回転するごとに１回インデックス信号を発生する。また、ベルト１８０１上の１箇所にマーク１８０４が設けられ、センサ１８０５でその通過時間を読み取る。
【０００３】
制御手段（図示せず）は、これらインデックス信号とマークの検出信号の関係に基づきベルト１８０１の速度変動（駆動軸の偏心）を求め、偏心を補正するように速度制御する。ベルト１８０１は、画像形成装置の中間転写ベルトとして用いられ、画像形成に用いる色数分の回転をおこなうものであり、１色目の駆動の速度のパターンをベルト１８０１上のマーク１８０４で読み取り、２色目以降の速度パターンとする。
【０００４】
また、駆動ロール１８０２の偏心により、ベルト１８０１の速度変動が発生するのを防ぐため、ベルト１８０１の速度変動を打ち消すように駆動ロール１８０２を速度制御する。具体的には、ベルト周長のずれを利用して、駆動ロール１８０２の回転角度とベルト１８０１の速度変動の対応をフーリエ変換で求め、駆動ロール１８０２の目標速度に位相と振幅を加え、ベルト１８０１の速度を一定に制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のベルト搬送装置では、速度制御によってベルト１８０１の位置を制御しているので、時間とともに位置偏差が大きくなる。特に、カラーコピーのように、４色のブラック、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー各色を中間転写ベルト上に順番に重ね合わせて用いる際には色ずれとなって現れる。位置誤差が、外乱等で生じた場合、そのまま色ずれをした状態になる。すなわち、位置制御の場合は、ある時点で色ずれを起こしても、その後目標位置に追従できる。これに対し、上記従来の速度制御では、位置誤差が起きた後はずれた状態を解消できないという問題があった。
【０００６】
また、駆動ロール１８０２の速度変動制御については、駆動ロール１８０２の回転周期のような低い周波数では効果が得られるが、バンディングのように、ある程度高周波数の速度変動には対応することができないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、バウンディング等のベルトの速度変動と、ベルト目標位置からの位置ずれを小さくでき、高精度な位置制御がおこなえるベルト移動装置および該装置を備えて形成する画像の色ずれを防止し高画質な画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるベルト移動装置は、ベルトを移動させるための駆動軸と、駆動源からの駆動力を前記駆動軸に伝達する伝達手段を備え、前記駆動源からの駆動力によりベルトを移動させるベルト移動装置において、前記ベルトの移動方向の位置を認識するために該ベルトに設けられたマーカーを検出するマーカー検出手段と、前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記マーカー検出手段の検出結果に基づき、ベルトの移動方向の位置を補正するための補正情報を作成する第１の補正情報作成手段と、前記回転状態検出手段の検出結果に基づき、前記駆動軸の回転状態を補正するための補正情報を作成する第２の補正情報作成手段と、前記第１および第２の補正情報作成手段の補正情報に基づいて前記駆動源を移動制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の発明によれば、ベルトと駆動軸がスリップして、目標位置からベルトがずれた時、ベルト表面の位置の検出により、駆動軸の回転角度目標位置をベルトのずれ分だけ補正してベルト表面の位置をスリップがない時の位置へ戻すことができる。また、駆動軸の偏心により目標位置からベルトがずれた時、ベルト表面の位置を測定して、駆動軸の回転角度目標位置をベルトのずれ分だけ補正してベルト表面の位置を駆動軸の偏心がない場合の位置へ戻すことができる。これらにより、ベルトの目標位置からの位置ずれを抑えることができるようになる。
【００１０】
また、請求項２の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１の補正情報作成手段は、作成する補正情報の最大応答周波数を、前記第２の補正情報作成手段が作成する補正情報の最大応答周波数よりも小さくすることを特徴とする。
【００１１】
この請求項２の発明によれば、剛性が低いベルトの位置制御は、応答周波数を低くして共振を励起させないようにする。ベルトより剛性が高い駆動源から駆動軸までの駆動系は、応答周波数を高くして各軸の偏心外乱を打ち消す位置制御をおこなう。ベルトのずれは、第１の補正手段、その他の外乱は主に第２の補正手段が受け持つことによりベルト目標位置からの位置ずれを抑えることができるようになる。
【００１２】
また、請求項３の発明にかかるベルト移動装置は、駆動源の駆動により駆動軸を回転させ、ベルトを駆動するベルト移動装置において、前記ベルトの表面位置を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された表面位置をフィードバックして前記駆動対象の表面位置を目標位置に追従させる位置制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
この請求項３の発明によれば、ベルトの剛性を上げることによりベルトの共振周波数を上げて、制御帯域を上げたベルト表面位置を直接フィードバック制御することにより、ベルト目標位置からの位置ずれを抑えることができるようになる。
【００１４】
また、請求項４の発明にかかるベルト移動装置は、駆動源の駆動により駆動軸を回転させ、ベルトを駆動するベルト移動装置において、前記駆動源軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記回転状態検出手段で検出された回転状態をフィードバックして前記駆動源軸目標位置を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように前記駆動源軸の目標位置に追従させる移動制御をおこなう制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項４の発明によれば、駆動源軸の回転状態をフィードバックするので、駆動源軸から駆動軸位置の伝達系の偏心等の機械誤差と、駆動軸からベルト表面位置までの伝達系の偏心等の機械誤差と、ベルトと駆動ローラがスリップした場合に、ベルト表面の位置の検出で駆動源軸の回転角度目標位置をベルトのずれ分だけ補正してベルト表面の位置をスリップがない時の位置へ戻すことにより、ベルト目標位置からの位置ずれを抑えることができる。
【００１６】
また、請求項５の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記ベルトを張設する駆動軸の軸方向の少なくとも１箇所に歯が形成され、前記ベルトには、前記駆動軸の歯に噛み合う歯が形成され、駆動軸の回転によりベルトを移動させることを特徴とする。
【００１７】
この請求項５の発明によれば、ベルトと駆動軸が歯で噛み合うため、目標位置からの位置ずれを抑えることができるようになる。
【００１８】
また、請求項６の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動軸の駆動表面には、摩擦係数が大きい部材を備え、該駆動軸の回転により前記ベルトを移動させることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６の発明によれば、摩擦係数が大きい駆動軸を用いることにより、ベルトのスリップを少なくでき、目標位置からの位置ずれを抑えることができる。
【００２０】
また、請求項７の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発明において、前記ベルトは、画像形成装置に設けられる中間転写ベルトおよび／または紙搬送ベルトであることを特徴とする。
【００２１】
この請求項７の発明によれば、駆動対象であるベルトは、画像形成装置の中間転写ベルトあるいは紙搬送ベルトとすることにより、画像形成装置における画像形成時の位置ずれを防止して高精度な画像形成がおこなえるようになる。
【００２２】
また、請求項８の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１，２のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記駆動軸に対する目標駆動軸角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｄと、駆動軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄの関係が、
Ｗｃｄ  ＞  Ｗｐｄ
の場合は、前記目標駆動軸角度を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御することを特徴とする。
【００２３】
この請求項８の発明によれば、駆動源の発生トルクから駆動軸角度までの剛性が高く、駆動軸トルクからベルトの表面位置までの剛性が低い場合、すなわち、駆動源の発生トルクから駆動軸角度までの共振周波数が駆動軸トルクからベルトの表面位置より高い時、目標駆動軸角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｄを高くすることができ、安定し応答性の速い制御系を構成できるようになる。また、ベルトの目標表面位置からのずれは、目標駆動軸角度に加えることにより、解消できるため位置ずれを抑えることができるようになる。
【００２４】
また、請求項９の発明にかかるベルト移動装置は、請求項４に記載の発明において、前記制御手段は、前記駆動軸に対する目標駆動源軸角度からコントローラと駆動軸までの機械系を含む駆動源軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｍと、駆動軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄの関係が、
Ｗｃｍ  ＞  Ｗｐｄ
の場合は、前記目標駆動源軸角度を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御することを特徴とする。
【００２５】
この請求項９の発明によれば、駆動源の発生トルクから駆動源軸角度までの剛性が高く、駆動軸トルクからベルトの表面位置までの剛性が低い場合、すなわち、駆動源の発生トルクから駆動軸までの機械系を含む駆動源軸角度までの共振周波数が駆動軸トルクからベルトの表面位置より高い時、目標駆動源軸角度からコントローラを含む駆動源軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｍを高くすることができるため、安定し応答性の速い制御系を構成できるようになる。また、ベルトの目標表面位置からのずれは、目標駆動源軸角度に加えることにより解消することができ、位置ずれを少なくできるようになる。
【００２６】
また、請求項１０の発明にかかるベルト移動装置は、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、目標位置からコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓと、駆動軸トルクあるいは駆動源軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄｍの関係が、
Ｗｐｄｍ  ＞  Ｗｃｓ
で、かつ安定に制御できる場合は、前記ベルトの表面位置だけをフィードバックして前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御することを特徴とする。
【００２７】
この請求項１０の発明によれば、ベルトの剛性が高い場合であっても、ベルトの表面位置のフィードバック制御により、応答性と安定性に優れた制御が実現でき、ベルトの目標表面位置からのずれを解消できるようになる。
【００２８】
また、請求項１１の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１，２，８のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記回転状態検出手段で検出された前記駆動軸の回転状態をフィードバックして駆動軸目標位置に追従させる内側フィードバックループの前記交差周波数Ｗｃｄと、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの前記開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓの関係が、
Ｗｃｄ  ＞  Ｗｃｓ
とした外側フィードバックループの制御を実行することを特徴とする。
【００２９】
この請求項１１の発明によれば、目標駆動軸角度について、駆動軸からベルト表面位置までの共振周波数が低い時は、外側フィードバックループのゲインを抑え、安定して目標駆動軸角度の変更が可能となる。
【００３０】
また、請求項１２の発明にかかるベルト移動装置は、請求項４，９のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記回転状態検出手段で検出された前記駆動軸の回転状態をフィードバックして駆動軸目標位置に追従させる内側フィードバックループの前記交差周波数Ｗｃｍと、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの前記開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓの関係が、
Ｗｃｍ  ＞  Ｗｃｓ
とした外側フィードバックループの制御を実行することを特徴とする。
【００３１】
この請求項１２の発明によれば、目標駆動源軸角度について、駆動源から駆動軸までの伝達系や、駆動軸からベルト表面位置の共振周波数が低い時は、外側フィードバックループのゲインを抑え、安定して目標駆動源軸角度の変更が可能となる。
【００３２】
また、請求項１３の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜４，１０〜１２のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、ＰＩコントローラに外乱推定オブザーバを付加して構成され、目標位置から前記ベルトの表面位置までの開ループ伝達関数の交差周波数Ｗｃｓの傾きとして−２０ｄｂ／ｄｅｃの積分特性を持たせてなることを特徴とする。
【００３３】
この請求項１３の発明によれば、マイナーループについては、ＰＩコントローラで安定な位置制御を実行し、位置制御で取り除けない外乱による位置変動を、外乱推定オブザーバにより、高精度な位置制御をおこなうため、外側フィードバックループ、すなわち、目標位置からベルトの表面位置までの開ループ伝達関数の交差周波数Ｗｃｓの傾きを−２０ｄｂ／ｄｅｃの積分特性とすることで全体系で安定な位置制御が図れるようになる。
【００３４】
また、請求項１４の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜４，１０〜１３のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段として、前記ベルトの駆動開始時に、ランプ関数の目標位置を滑らかにする関数で乗算し、新たな目標位置として測定出力の比較信号とし、前記目標位置を滑らかにする関数に制御対象の伝達関数の逆数を乗算することにより、前記駆動源にフィードフォワード電流を与えるフィードフォワード系回路を備えたことを特徴とする。
【００３５】
この請求項１４の発明によれば、ベルトの駆動開始時には、ランプ関数の目標位置を滑らかにする関数で乗算するため、オーバーシュートが小さく振動を抑えた位置制御が実行できるようになる。
【００３６】
また、請求項１５の発明にかかるベルト移動装置は、請求項５に記載の発明において、前記歯は、前記ベルト上の画像形成部以外の箇所に形成されたことを特徴とする。
【００３７】
この請求項１５の発明によれば、ベルトの画像形成部以外に歯を配置したので、歯による振動が画像形成部に伝わらなくなり、バンディングや位置ずれを少なくすることができるようになる。
【００３８】
また、請求項１６の発明にかかるベルト移動装置は、請求項５，７のいずれか一つに記載の発明において、前記ベルトは、前記駆動軸と、複数のローラで張設され、該複数のローラのうち少なくとも転写ニップ部のローラは、前記ベルトの歯に接触しない軸長とされたことを特徴とする。
【００３９】
この請求項１６の発明によれば、ベルトの転写ニップ部には、歯が接触しないため、歯による振動が画像形成部に伝わらず、バンディングや位置ずれを少なくすることができるようになる。
【００４０】
また、請求項１７の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動源から前記駆動軸までの伝達手段は、タイミングベルトとタイミングプーリーで構成されたことを特徴とする。
【００４１】
この請求項１７の発明によれば、伝達手段をタイミングベルトとタイミングプーリーで構成したので、駆動軸に対するベルトの位置ずれを生じにくく、また、ギヤ駆動に比べて騒音が小さく、ダイレクト駆動に比べて消費電力を抑えることができるようになる。
【００４２】
また、請求項１８の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動源から前記駆動軸までの伝達手段は、ギヤで構成されたことを特徴とする。
【００４３】
この請求項１８の発明によれば、伝達手段をギヤで構成したので、駆動軸に対するベルトの位置ずれを生じにくく、また、タイミングベルトとタイミングプーリー駆動に比べて剛性を上げることができ、ダイレクト駆動に比べて消費電力を抑えることができるようになる。
【００４４】
また、請求項１９の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動源軸から前記駆動軸までの伝達手段は、駆動源軸と駆動軸が一体か駆動源軸と駆動軸がカップリングで締結されたダイレクト駆動であることを特徴とする。
【００４５】
この請求項１９の発明によれば、ベルトを駆動源軸直結のダイレクト駆動としたので、駆動軸に対するベルトの位置ずれを生じず、また、タイミングベルトとタイミングプーリーによる伝達系やギヤによる伝達系に比べて騒音が小さく、剛性を上げることができるようになる。
【００４６】
また、請求項２０の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記マーカー検出手段で検出されたスリットパターンからなるマーカーをＡ／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換の出力に基づき、検出されたマーカーが示すスリットパターン間を位置補間する信号補間手段を備えてなることを特徴とする。
【００４７】
この請求項２０の発明によれば、マーカー検出手段に、スリットパターンの幅が広い安価なものを用いても、スリットの検出によるアナログ出力をＡ／Ｄ変換しスリット間を補間することにより、高分解能化が可能となり、高精度な位置制御ができるようになる。
【００４８】
また、請求項２１の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜２０のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記マーカー検出手段で検出されたスリットパターンからなるマーカーの信号パルスのパルスエッジ間を該信号パルスよりも短い周期の一定間隔クロックで時間的に補間する信号補間手段を備えてなることを特徴とする。
【００４９】
この請求項２１の発明によれば、マーカー検出手段に、スリットパターンの幅が広い安価なものを用いても、スリットの検出のパルスエッジ間を信号パルスよりも短い周期の一定間隔クロックで時間的に補間することにより、高分解能化が可能となり、高精度な位置制御ができるようになる。
【００５０】
また、請求項２２の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜２１のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、単一個のＤＳＰ、あるいは単一個のマイクロコンピュータを用いて前記ベルトを駆動制御することを特徴とする。
【００５１】
この請求項２２の発明によれば、単一個のＤＳＰや一つのＣＰＵで、ソフトウエアサーボを実行するため、コントローラやオブザーバの演算、目標値軌跡、フィードフォワード計算をソフトウエアで処理でき、複雑な回路が必要なく安価で、高精度な位置決め制御ができるようになる。
【００５２】
また、請求項２３の発明にかかるベルト移動装置は、請求項２２に記載の発明において、前記制御手段は、前記ＤＳＰあるいはマイクロコンピュータを用いたサーボ駆動の演算のために、制御演算のサンプリング時間で離散化した演算結果を前記駆動源に対する入力として与えることを特徴とする。
【００５３】
この請求項２３の発明によれば、ソフトウエアサーボを用い、サンプリング時間でＰＩコントローラ、外乱推定オブザーバ、新たな目標位置、フィードフォワード値を離散化して演算するため、高精度な位置決め制御がおこなえるようになる。
【００５４】
また、請求項２４の発明にかかるベルト移動装置は、請求項１〜２３のいずれか一つに記載の発明において、前記回転状態検出手段は、前記駆動軸、あるいは前記駆動源の軸と同軸に設けられる偏心補正エンコーダであることを特徴とする。
【００５５】
この請求項２４の発明によれば、駆動軸や駆動源軸に取り付けたエンコーダに偏心が生じてもこれを補正できるため、偏心位置誤差が生じず駆動軸や駆動源軸の位置制御を高精度におこなえるようになる。
【００５６】
また、請求項２５の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜２４のいずれか一つに記載のベルト移動装置を備えた画像形成装置であって、前記ベルト画像形成のための中間転写ベルトとして備え、該中間転写ベルトを移動制御して複数色からなるカラー画像を転写紙上に画像形成する画像形成手段を備えたことを特徴とする。
【００５７】
この請求項２５の発明によれば、中間転写ベルトの移動制御を高精度におこなえるため、転写紙上におけるカラー画像の色ずれを防止して、高品質な画像を形成することができるようになる。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるベルト移動装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明によるベルト移動装置の全体構成を示す斜視図である。以下、画像形成装置の画像転写用の中間転写ベルトを移動制御する構成例について説明する。
【００５９】
駆動対象である中間転写ベルト１０１は、駆動軸１０２、駆動軸タイミングプーリー１０３、タイミングベルト１０４を介して駆動源であるベルト駆動用モータ１０６に連結され駆動される。この中間転写ベルト１０１の表面には、画像領域外に搬送方向に沿って所定長さのスリット状にエンコーダスケール１０７が形成されている。中間転写ベルト１０１のエンコーダスケール１０７に対向して光ヘッド（センサ）１０８が配置され、エンコーダスケール１０７の移動を検出する。駆動軸１０２には、この駆動軸１０２の回転を検出する駆動軸エンコーダ１０９が設けられている。
【００６０】
感光体１１０は、駆動軸１１１、駆動軸タイミングプーリー（図示しない）、タイミングベルト１１２を介してドラム駆動モータ１１３に連結され駆動される。感光体１１０の駆動軸１１１には、回転を検出するロータリエンコーダ１１４が設けられている。また、紙転写ローラ１１５についても、同様に、タイミングプーリー、タイミングベルトなどの伝達系を介して駆動源であるモータ（図示しない）に連結され駆動される。
【００６１】
中間転写ベルト１０１の移動方向で見て、レーザヘッド１１６を挟んで移動方向手前側に感光体１１０が配置され、移動方向側に紙転写ローラ１１５が配置される。中間転写ベルト１０１に対し感光体１１０は直接、接して回転する。また中間転写ベルト１０１と紙転写ローラ１１５は、印刷用の紙を介して接し、回転する。これら、中間転写ベルト１０１、感光体１１０には、帯電ローラや、クリーニングブレード（図示しない）が隣接配置されている。
【００６２】
上記の説明では、駆動対象として中間転写ベルト１０１を用いる構成であるが、紙搬送ベルトの構成時にも同様な伝達機構となる。上記の伝達機構は、タイミングベルトを用いる構成としたが、ギヤや歯車による伝達機構や、駆動対象にモータが直結するダイレクト機構でもよい。このほか、ベルト駆動用モータ１０６のモータ軸と、駆動軸１０２をカップリングで締結したダイレクト駆動の構成にもできる。また、エンコーダの取り付け場所を駆動対象の駆動軸としたが、モータ軸に直結配置することもできる。
【００６３】
中間転写ベルト１０１の駆動軸１０２に取り付けられる駆動軸エンコーダ１０９、あるいは感光体１１０の駆動軸１１１に取り付けられるロータリエンコーダ１１４としては、偏心補正エンコーダを用いる構成にできる。この場合、エンコーダに偏芯があっても補正でき、モータの位置制御時における偏心位置誤差の発生を防止できるようになる。
【００６４】
図２は、上記中間転写ベルト１０１の移動機構の駆動系を示すブロック図（ハードウエア構成図）である。マイクロコンピュータ２０１は、移動機構全体の制御を受け持つ。このマイクロコンピュータ２０１には、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）２０２と、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２０３、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０４がそれぞれバスを介して接続されている。
【００６５】
また、上記説明した中間転写ベルト１０１の光ヘッド１０８、および駆動軸エンコーダ１０９によるセンサ出力は、状態検出用インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０５、バス２０６を介してマイクロコンピュータ２０１に入力される。感光体１１０のドラム駆動軸エンコーダ（ロータリエンコーダ）１１４によるセンサ出力についても同様に、状態検出用Ｉ／Ｆ２０７、バス２０６を介してマイクロコンピュータ２０１に入力される。
【００６６】
状態検出用Ｉ／Ｆ２０５，２０７は、エンコーダ出力を処理してデジタル数値に変換するもので、エンコーダパルスの数を計数するカウンタを備えている。また、この状態検出用Ｉ／Ｆ２０５，２０７は、エンコーダが持つ原点情報を利用して、中間転写ベルト１０１、感光体１１０それぞれの移動位置を計数値に基づき対応付け（相関）する機能を備えている。
【００６７】
上記のベルト駆動用モータ１０６は、マイクロコンピュータ２０１に対してバス２０６，駆動用Ｉ／Ｆ２０８，ドライバ２０９を介して接続されている。同様に、ドラム駆動モータ１１３は、マイクロコンピュータ２０１に対してバス２０６，駆動用Ｉ／Ｆ２１０，ドライバ２１１を介して接続されている。これら駆動用Ｉ／Ｆ２０８，２１０は、マイクロコンピュータ２０１における演算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換して、ドライバ２０９，２１１に与え、ベルト駆動用モータ１０６，ドラム駆動モータ１１３の夫々に印加する電流や電圧を制御する。
【００６８】
これにより、中間転写ベルト１０１や感光体１１０は、所定の目標位置に追従するように駆動される。そして、この駆動制御時における中間転写ベルト１０１，感光体１１０の位置が、上記状態検出用Ｉ／Ｆ２０５，２０７を介してマイクロコンピュータ２０１に取り込まれる。
【００６９】
そして、本実施形態のベルト移動装置の位置制御方法は、マイクロコンピュータ２０１における演算処理機能により実行される。マイクロコンピュータ２０１を用いる代わりに数値演算処理能力が高いＤＳＰ（デジタルシグナルプロッセサ）を用いてもよい。これら単一個のＤＳＰや一つのマイクロコンピュータで、ソフトウエアサーボを演算処理する構成とすれば、コントローラやオブザーバの演算、目標値軌跡、フィードフォワード計算がソフトウエアで処理でき、複雑な回路が必要ないため、安価で、高精度な位置決め制御ができるようになる。
【００７０】
（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１における駆動対象の位置制御にかかる構成を示すブロック図である。図示されている位置制御は、上記マイクロプロセッサ２０１が実行し、駆動対象である中間転写ベルト１０１の駆動軸１０２の角度を基準として補正する内容である。ベルト表面目標位置の指令１は、直接、駆動軸目標位置（角度）に変換される。ベルト表面目標位置の指令２は、ベルト表面位置（表面目標位置）と比較手段３０１で比較し偏差が表面位置制御手段３０２で演算され、駆動軸目標位置（角度）に変換されて加算手段３０３で指令１と足し算が実行される。加算後の駆動軸目標位置（角度）は、たとえば（１／（駆動軸半径＋ベルト厚み））により算出される。
【００７１】
そして、駆動軸目標位置（角度）と駆動軸角度の偏差を比較手段３０４で得て位置制御手段３０５で演算され、駆動対象のモータ（中間転写ベルト１０１のベルト駆動用モータ１０６）に電流として与えられ、駆動対象が目標位置に追従して駆動される。
【００７２】
表面位置の偏差がない場合は、指令１により駆動軸１０２の位置制御になるが、中間転写ベルト１０１にスリップや駆動軸１０２の偏心が生じて中間転写ベルト１０１の表面位置に偏差が出た場合には、この発生した偏差を解消するように駆動軸１０２の目標角度を補正する。図示のように、駆動対象における駆動力の伝達系は、駆動軸角度を出力するベルト駆動用モータ１０６から駆動軸１０２の角度までの伝達系と、中間転写ベルト１０１の表面位置を出力する駆動軸１０２から中間転写ベルト１０１の表面位置までの伝達系からなる。
【００７３】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における駆動対象の位置制御にかかる構成を示すブロック図である。駆動対象である中間転写ベルト１０１のベルト駆動用モータ１０６のモータ軸角度を基準として駆動軸１０２を含め補正する内容である。ベルト表面目標位置の指令１は、直接、モータ軸目標位置（角度）に変換される。ベルト表面目標位置の指令２は、ベルト表面位置（表面目標位置）と比較手段４０１で比較し偏差が表面位置制御手段４０２で演算され、モータ軸目標位置（角度）に変換されて加算手段４０３で指令１と足し算が実行される。加算後のモータ軸目標位置（角度）は、たとえば（駆動軸とモータ軸の回転速度比／（駆動軸半径＋ベルト厚み））により算出される。
【００７４】
そして、モータ軸目標位置（角度）とモータ軸角度の偏差を比較手段４０４で得て位置制御手段４０５で演算され、駆動対象のモータ（中間転写ベルト１０１のベルト駆動用モータ）に電流として与えられ、駆動対象が目標位置に追従して駆動される。
【００７５】
表面位置の偏差がない場合は、指令１によりベルト駆動用モータ１０６の位置制御になるが、中間転写ベルト１０１にスリップや駆動軸１０２の偏心、駆動軸タイミングプーリー１０３の偏心、タイミングベルト１０４の芯線ずれ等の発生により、中間転写ベルト１０１の表面位置に偏差が出た場合には、この発生した偏差を解消するようにベルト駆動用モータ１０６のモータ軸の目標角度を補正する。図示のように、駆動対象における駆動力の伝達系は、モータ軸角度を出力するベルト駆動用モータ１０６から駆動軸１０２までの伝達系を含め、ベルト駆動用モータ１０６のモータ軸角度までの伝達系と、中間転写ベルト１０１の表面位置を出力する駆動軸１０２から中間転写ベルト１０１の表面位置までの伝達系からなる。
【００７６】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３にかかる駆動対象の位置制御にかかるブロック図である。ベルト表面目標位置と、実際の表面位置とが比較手段５０１で比較され、偏差が表面位置制御手段５０２で演算される。演算結果に対応して、ベルト駆動用モータ１０６に電流が与えられ、駆動対象が目標位置に追従して駆動される。
【００７７】
図示のように、この実施形態での駆動対象は、ベルト駆動用モータ１０６から駆動対象である中間転写ベルト１０１の表面位置までの伝達系からなる。上記構成によれば、中間転写ベルト１０１の位置制御は、駆動軸エンコーダ１０９からの検出出力を用いず、光センサ（光ヘッド１０８）の出力のみに基づき制御できる。
【００７８】
図６は、駆動対象である中間転写ベルト１０１の構造を示す図である。図６（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ方向から見た図である。図示のように、中間転写ベルト１０１は、駆動軸１０２に対しスリップしない構造となっている。
【００７９】
中間転写ベルト１０１および駆動軸１０２には、搬送方向に沿った一端部にそれぞれ歯６０１，６０２が設けられ、互いの歯が噛み合い駆動軸１０２の回転により中間転写ベルト１０１が移動する。これらの歯６０１，６０２は、互いの噛み合いによる振動が伝わらないように中間転写ベルト１０１上における中央の画像形成部６０３以外の箇所に形成されている。また、中間転写ベルト１０１の両端部には、それぞれ段差を有するベルト寄り止め６０４が形成され、中間転写ベルト１０１が駆動軸１０２の軸方向に動かない構造になっている。
【００８０】
また、従動軸６０５にも歯６０６を設け、中間転写ベルト１０１の歯６０１に噛み合う構成とするほか、従動軸６０５に歯６０６を設けずその分だけ軸方向に短い従動軸６０５を用いる構成にもできる。また、図示の構成では中間転写ベルト１０１が一対の駆動軸１０２と従動軸６０５で張設されているが、中間転写ベルト１０１は、図１記載のように、複数のローラが設けられるものであり、ニップ部のローラや他の従動軸ローラ（図示していない）においても歯を設けない短いローラで構成してもよい。
【００８１】
このように、駆動軸１０２以外の従動軸等のローラには、ステンレス製等のローラにポリウレタンをディッピングによるコーティングしたものを用いる等して、摩擦係数の高いローラを用いることができる。これにより、駆動軸１０２以外で歯６０２を形成しないローラ部分における中間転写ベルトのスリップを抑えることができる。
【００８２】
図７は、駆動対象であるモータトルクからベルト表面位置までのボード線図である。駆動軸１０２トルクから中間転写ベルト１０１の表面位置の固有振動数（共振周波数）Ｗｐｄ＝２５Ｈｚ（１５７ｒａｄ／ｓ）であり、ベルト駆動用モータ１０６トルクから駆動軸１０２までの伝達系による固有振動数（共振周波数）は、１２０Ｈｚ（７５４ｒａｄ／ｓ）であった。
【００８３】
図８は、駆動軸目標角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性図である。交差周波数Ｗｃｄ＝３０Ｈｚ（１８８ｒａｄ／ｓ）である。この条件と共振周波数Ｗｐｄ＝２５Ｈｚ（１５７ｒａｄ／ｓ）の場合は、上記実施の形態１（図３参照）で説明したような表面位置制御をおこない、目標駆動軸角度を駆動対象の目標表面位置からのずれがなくなるように制御する。
【００８４】
図９は、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む駆動対象の表面位置までの開ループ伝達特性図である。交差周波数Ｗｃｄ＝３０Ｈｚ（１８８ｒａｄ／ｓ）、共振周波数Ｗｐｄ＝２５Ｈｚ（１５７ｒａｄ／ｓ）の場合、交差周波数Ｗｃｓ＝５Ｈｚ（３１ｒａｄ／ｓ）であり、中間転写ベルト１０１の共振周波数Ｗｐｄ＝２５Ｈｚ（１５７ｒａｄ／ｓ）に対して、低周波数側に離れているため、安定な制御が実現できる。また、交差周波数Ｗｃｄ＞交差周波数Ｗｃｓの条件を満足することにより内側フィードバックループは、応答性が速い制御が実現できる。また、交差周波数Ｗｃｓの傾きは−２０ｄｂ／ｏｃｔの積分特性を持たせているため、安定な位置制御が実現できる。
【００８５】
（実施の形態４）
図１０は、実施の形態４の駆動対象の位置制御にかかるブロック図である。図示に記載の構成は、図３で説明した各構成部を備え、位置制御手段３０５としてのＰＩコントローラ１００１に外乱推定オブザーバ１００２を付加した構成となっている。
【００８６】
駆動軸目標位置（角度）と駆動軸角度の偏差が比較手段３０４で得られ、ＰＩコントローラ１００１で演算され、駆動対象のモータ（中間転写ベルト１０１のベルト駆動用モータ１０６）に電流として与えられ、加算手段１００３で外乱推定オブザーバ１００２の出力と加算後に駆動対象に供給し、目標位置に追従して駆動される。
【００８７】
外乱推定オブザーバ１００２は、駆動軸角度と、加算手段１００３の出力に基づき加速度外乱の推定量をモータ外乱推定電流ｉｄに換算して加算手段１００３に出力する。
【００８８】
駆動軸１０２を制御するＰＩコントローラ１００１の伝達関数ＰＩＣＯＮ（Ｓ）を式（１）に示す。
【００８９】
ＰＩＣＯＮ（Ｓ）＝（Ｔ１１＊Ｓ＋１）／（Ｔ１２＊Ｓ＋１）＊ｂｔｇａｃ＊ｂｈｃｆ２＊ｂｈｃｆ２  …（１）
Ｔ１１＝１／（Ｗｃｄ／ｓｑｒｔ（１０））  …（２）
Ｔ１２＝１／（Ｗｃｄ＊ｓｑｒｔ（１０））  …（３）
ｂｈｃｆ２＝１／（  Ｓ  ／（  Ｗｃｄ  ＊４）＋１）  …（４）
ｂｔｇａｃ＝１／ａｂｓ（Ｔ１１＊ｊ＊Ｗｃｄ＋１）＊ａｂｓ（Ｔ１２＊ｊ＊
Ｗｃｄ＋１）＊ａｂｓ（ｂｔＪｔ＊ｂｔｇｅａｒ／ｂｔｋｔ＊ｊ＊Ｗｃｄ＊ｊ＊Ｗｃｄ）  …（５）
【００９０】
ただし、Ｓは、ラプラス演算子。
ｓｑｒｔ（  ）は、（  ）の平方根。
ａｂｓ（  ）は、（  ）の絶対値。
ｊは、ｓｑｒｔ（−１）。
ｂｔＪｔは、駆動対象のモータ軸換算の慣性モーメント。
ｂｔｇｅａｒは、モータ軸プーリーと駆動軸プーリーの歯数の比。
ｂｔｋｔは、モータのトルク定数。
Ｗｃｄ＝３０Ｈｚ（１８８ｒａｄ／ｓ）、ｂｔＪｔ＝１．５７８＊１０−４、ｂｔｇｅａｒ＝４、ｂｔｋｔ＝０．０７８
【００９１】
目標駆動軸角度から上記のコントローラＰＩＣＯＮ（Ｓ）を含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性が図８になる。交差周波数Ｗｃｄ＝３０Ｈｚ（１８８ｒａｄ／ｓ）である。１０Ｈｚ以下は−４０ｄＢ／ｏｃｔの傾き、９０Ｈｚから１２０Ｈｚでは−４０ｄＢ／ｏｃｔの傾き、１２０Ｈｚ以上では−８０ｄＢ／ｏｃｔの傾きを持ち、高域のゲインを下げることにより、モータトルクから駆動軸までの伝達系による固有振動数（共振周波数）１２０Ｈｚ（７５４ｒａｄ／ｓ）による系の不安定現象を回避している。
【００９２】
図１０の外乱推定オブザーバについて説明する。外乱を加速度外乱とし、加速度外乱を含めたタイミングベルト系駆動対象の状態方程式を式（６）、（７）に示す。
【００９３】
【数１】
2003241535.tif 000001
【００９４】
ｖ；速度、ｘ；駆動軸角度、ｗ；加速度外乱、ｉ；モータ電流
ゴピナスの正準形式を用いて最小次元オブザーバを求める。オブザーバの極をγ１＝−３００、γ２＝−２９９としたときの最小次元外乱オブザーバの状態方程式は、式（８）、（９）となる。
【００９５】
【数２】
2003241535.tif 000002
【００９６】
上記により、外乱推定オブザーバ１００２は、駆動軸角度とモータ電流から、モータ外乱推定電流を加算手段１００３にフィードバックする。図１１は、外乱推定オブザーバ１００２を設けた場合と、設けない場合での位置偏差の比較を示す図である。横軸は時間（秒）、縦軸は位置偏差（ｍ）である。１０Ｈｚの周期外乱があると、外乱推定オブザーバ１００２を設けない場合には、−５０μｍから＋５０μｍの位置変動になるが、外乱推定オブザーバ１００２を設けることにより、−２０μｍから＋２０μｍの位置変動にでき、設けない場合に比して位置変動を２／５に抑制できる。またステップ外乱に対してもオーバーシュートを抑制できる。
【００９７】
（実施の形態５）
図１２は、実施の形態４の駆動対象の位置制御にかかるブロック図である。図示に記載の構成は、図１０で説明したＰＩコントローラ１００１，外乱推定オブザーバ１００２を設けた構成に加え、フィードフォワードの系統１２０１を追加したものである。
【００９８】
図１２において、基準信号Ｒｅｆｐｏｓｉ（ｓ）は、Ｒｅｆｐｏｓｉ（ｓ）＝ｖｒｅｆ／ｓのランプ関数である。ｓは、ラプラス演算子。
目標値伝達関数Ｇｒｅｆ（ｓ）は、
Ｇｒｅｆ（ｓ）＝１／（ａ３＊ｓｉｇｍａ３＊ｓ３＋ａ２＊ｓｉｇｍ２＊ｓ２＋ａ１＊ｓｉｇｍａ＊ｓ＋１）  …（１１）
【００９９】
ただし、ｓｉｇｍａ＝０．０９５＊２  …（１２）
ａｌｐｈａ＝０．２＊２  …（１３）
ａ１＝（１−ａｌｐｈａ）＋ａｌｐｈａ  …（１４）
ａ２＝（１−ａｌｐｈａ）＊０．３３３３＋ａｌｐｈａ＊０．３７８６  …（１５）
ａ３＝（１−ａｌｐｈａ）＊０．００３７０４＋ａｌｐｈａ＊０．１００６  …（１６）
である。
【０１００】
振動項を除いた制御対象の伝達関数Ｇｎｏｍ（ｓ）
Ｇｎｏｍ（ｓ）＝ｂｔｋｔ＊１／ｂｔＪｔ＊１／ｂｔｇｅａｒ＊１／ｓ２  …（１７）
である。
【０１０１】
図１２において、フィードフォワード電流Ｉｆｆは、
Ｉｆｆ＝Ｒｅｆｐｏｓｉ（ｓ）＊Ｇｒｅｆ（ｓ）／Ｇｎｏｍ（ｓ）／（駆動軸半径＋ベルト厚み）  …（１８）
になる。
【０１０２】
図１３は、中間転写ベルト１０１の移動スタート時におけるフィードフォワードの系統１２０１を設けた場合、および設けない場合の駆動軸速度比較を示す図である。横軸は時間（秒）、縦軸は速度（ｒａｄ／ｓ）である。フィードフォワードの系統１２０１を設けた場合には、図示のようにオーバーシュートがなく滑らかに目標速度に到達でき、機器の振動を抑えることができるようになる。
【０１０３】
図１４は、図９に示す伝達特性の時、すなわち、駆動軸１０２のフィードバックと中間転写ベルト１０１のベルト表面位置に対するフィードバック制御を実施する構成時におけるベルトスリップ時の結果を示す図である。この際、中間転写ベルト１０１が約２００μｍスリップして位置ずれを起こしたとする。図示の異ように、時間が０．８秒の時、位置ずれを起こしているが、その０．２秒後には、ほぼ位置偏差が解消された状態が示されている。このように、表面位置のずれを監視してフィードバックする効果が現れている。
【０１０４】
（実施の形態６）
図１５は、この発明の実施の形態６による信号補間回路を示すブロック図である。この信号補間回路１５０１は、上記光センサ（光ヘッド１０８）から出力されるパルスを一定間隔クロックで時間的に補間するものである。
【０１０５】
この信号補間回路１５０１は、たとえばパターン検出信号よりも短い周期の基準クロックをパターン検出信号のエッジをトリガにしてカウントするカウンタなどで構成できる。前記マイクロコンピュータ２０１は、光センサ（光ヘッド１０８）から出力されるパターン検出信号のカウント値と、信号補間回路１５０１から出力される信号補間信号のカウント値を取り込み、取り込んだ瞬間における中間転写ベルト１０１の位置を計算する。
【０１０６】
一般的なエンコーダなどを用いたフィードバックシステムでは、エンコーダカウンタを使い、制御コントローラがカウント値を読み込んだ時間におけるカウント値から位置・角度などを算出し、目標値と比較する構成を取る。しかし、カウンタのカウント値はパルス周期分の不確定性を持っており、たとえば０．１ｍｍ周期相当のパルスだと最大０．１ｍｍの誤差を生じることになり制御が不安定になる原因となりうる。この実施形態では、たとえば０．００１ｍｍ周期に相当するクロックを用いてパターン信号周期を一定速度とみなして補間する。このようにすることで位置検出誤差を速度変動分の誤差に押さえることができる。
【０１０７】
この信号補間回路１５０１を用いた位置制御の動作について説明する。信号補間回路１５０１は、パターン信号カウンタ１５０２と、クロックカウンタ１５０３によって構成され、これらカウンタは、ゲート（ＧＡＴＥ）とソース（ＳＯＵＣＥ）入力を有する一般的なカウンタによって構成でき、これらのカウント値を画像信号生成部１５０４で取り込む。
【０１０８】
パターン信号カウンタ１５０２のＧＡＴＥには、中間転写ベルト１０１の一回転ごとに（光ヘッド１０８がエンコーダスケール１０７を検出するごとに）一回発生する原点信号、もしくは機械本体からの信号を入力してカウント開始用に用いる。パターン信号カウンタ１５０２のＳＯＵＣＥ信号には、パターン検知信号が入力される。クロックカウンタ１５０３のＧＡＴＥには、パターン信号が入力され、ＳＯＵＣＥには補間クロックが入力される。
【０１０９】
上記構成によれば、たとえば、パターン間隔が０．１ｍｍでパターン信号が約１ｋＨｚで速度変動により１％前後変動し、補間クロックの１００ｋＨｚを用いた制御をおこなう。モータの制御時、カウンタデータの取り込み、内部演算とモータドライブ出力のループを行っているので、カウンタデータの読み込みは処理速度により変動する。
【０１１０】
したがって、パターンカウンタの値を読み込んだときに、その値が１０カウントだったとすると、位置としては１ｍｍ〜１．１ｍｍである可能性がある。そこで、クロックカウンタを読み込み、その値が５０カウントであれば、モータ制御として、平均速度１００ｍｍ／ｓより１００（ｍｍ／ｓ）×５０（カウント）／１００ｋ（Ｈｚ）クロックカウンタ分を０．０５ｍｍと判断し、全体としては１．０５ｍｍの位置にあると算出する。平均速度の変動分が１％であれば、クロックカウンタ分の誤差も１％以内なので０．０４９９〜０．０５０１ｍｍであり、精度の高い検出がおこなえる。
【０１１１】
次に、図１６は、上記各実施の形態で説明した中間転写ベルト１０１を備えたカラーコピー、カラープリンタの画像形成部の概略構成図である。このカラー複写機は、図示の画像形成部１６００のほか、図示しないカラー画像読み取り部（以下「カラースキャナ」という）、給紙部、およびこれらを駆動制御する制御部などによって構成されている。
【０１１２】
カラースキャナは、原稿のカラー画像情報を、たとえばレッド、グリーン、ブルー（以下、それぞれ「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」という）の色分解光ごとに読み取り、電気的な画像信号に変換する。そして、このカラースキャナで得たＲ、Ｇ、Ｂの色分解画像信号の強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理をおこない、ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー（以下、それぞれ「Ｂｋ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｙ」という）の画像データを得る。
【０１１３】
図１６の画像形成部１６００は、像担持体としての感光体（ドラム）１１０、帯電手段としての帯電チャージャ１６０１、クリーニングブレードおよびファーブラシからなる感光体クリーニング装置１６０２、露光手段としての図示しない書き込み光学ユニット、現像手段としてのリボルバ現像ユニット１６０３、中間転写ユニット１６０４、２次転写ユニット１６２０、および定着ローラ対を用いた定着ユニット（図示しない）などで構成されている。
【０１１４】
感光体ドラム１１０は、図中に矢印で示すように半時計方向に回転し、その周囲には、帯電チャージャ１６０１、感光体クリーニング装置１６０２、リボルバ現像ユニット１６０３の選択された現像機、中間転写ユニット１６０４の中間転写体としての中間転写ベルト１０１などが配置されている。また、書き込み光学ユニットは、カラースキャナからのカラー画像データを光信号に変換して、帯電チャージャ１６０１によって一様に帯電された感光体ドラム１１０の表面に、原稿の画像に対応したレーザ光Ｌを照射して光書き込みをおこない、感光体ドラム１１０の表面に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニットは、たとえば、光源としての半導体レーザ、レーザ発光駆動制御部、ポリゴンミラーとその回転用モータ、ｆ／θレンズ、反射ミラーなどによって構成することができる。
【０１１５】
また、上記リボルバ現像ユニット１６０３は、Ｂｋトナーを用いるＢｋ現像機１６１１、Ｃトナーを用いるＣ現像機１６１２、Ｍトナーを用いるＭ現像機１６１３、Ｙトナーを用いるＹ現像機１６１４、およびユニット全体を半時計回りに回転させる現像リボルバ駆動部（図示しない）などによって構成されている。このリボルバ現像ユニット１６０３に設置された各現像機１６１１〜１６１４は、静電潜像を現像するために現像材の穂を感光体ドラム１１０の表面に接触させて回転する現像材担持体としての現像スリーブと、現像剤を汲み上げて攪拌するために回転する現像剤パドル、および現像スリーブを矢印で示す時計方向に回転させる現像スリーブ駆動部などで構成されている。
【０１１６】
上記構成の各現像機１６１１〜１６１４内のトナーはフェライトキャリアとの攪拌によって負極性に帯電され、また、各現像スリーブには図示しない現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源により負の直流電圧Ｖｄｃ（直流成分）に交流電圧Ｖａｃ（交流成分）が重畳された現像バイアス電圧が印加され、各現像スリーブが感光体ドラム１１０の金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。
【０１１７】
カラー複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット１６０３は、Ｂｋ現像機１６１１が現像位置に位置するホームポジションで停止しており、画像形成装置のコピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りを開始し、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Ｌによる光書き込み、すなわち静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像を「Ｂｋ静電潜像」という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。
【０１１８】
このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能にすべく、Ｂｋ現像位置に静電潜像の先端部が到達する前に、Ｂｋ現像スリーブの回転を開始してＢｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像の現像動作を続けるが、Ｂｋ静電潜像の後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像機が現像位置に来るまで、リボルバ現像ユニット１６０３が回転する。この回転は、少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了するようになっている。
【０１１９】
中間転写ユニット１６０４は、前述した複数のローラに張架された中間転写ベルト１０１などで構成されている。この中間転写ベルト１０１の周りには、２次転写ユニット１６２０の転写材担持体である２次転写ベルト１６０５、２次転写電荷付与手段である２次転写バイアスローラ（紙転写ローラ）１１５、中間転写体クリーニング手段であるベルトクリーニングブレード１６１６、潤滑剤塗布手段である潤滑剤塗布ブラシ１６１７などが対向するように配設されている。
【０１２０】
この中間転写ベルト１０１は、１次転写電荷付与手段である１次転写バイアスローラ１６２５、ベルト駆動ローラ（前述した駆動軸）１０２、ベルトテンションローラ１６２６、２次転写対向ローラ１６２７、クリーニング対向ローラ１６２８、およびアースローラ１６２９に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、１次転写バイアスローラ１６２５以外の各ローラは接地されている。
【０１２１】
１次転写バイアスローラ１６２５には、定電流または定電圧制御された１次転写電源１６３１により、トナー像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流または電圧に制御された転写バイアスが印加されている。また、中間転写ベルト１０１は、ベルト駆動用モータ１０６（図１参照）により、駆動軸タイミングプーリー１０３、タイミングベルト１０４を介して矢印方向に駆動される。この中間転写ベルト１０１は、半導体、または絶縁体で、単層または多層構造となっている。
【０１２２】
感光体（ドラム）１１０上のトナー像を中間転写ベルト１０１に転写する転写部（以下「１次転写部」という）では、１次転写バイアスローラ１６２５およびアースローラ１６２９で中間転写ベルト１０１を感光体（ドラム）１１０側に押し当てるように張架することにより、感光体（ドラム）１１０と中間転写ベルト１０１との間に所定幅のニップ部を形成している。
【０１２３】
潤滑剤塗布ブラシ１６１７は、板状に形成された潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛１６１８を研磨し、この研磨された微粒子を中間転写ベルト１０１に塗布するものである。この潤滑剤塗布ブラシ１６１７も、中間転写ベルト１０１に対して隣接可能に構成され、所定のタイミングで中間転写ベルト１０１に接触するように制御される。
【０１２４】
２次転写ユニット１６２０は、３つの支持ローラ１６３２，１６３３，１６３４に張架された２次転写ベルト１６０５などで構成され、支持ローラ１６３２と１６３３の間の張架部が中間転写ベルト１０１の２次転写対向ローラ１６２７に対して圧接可能になっている。３つの支持ローラ１６３２，１６３３，１６３４の一つは、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラであり、その駆動ローラにより２次転写ベルト１６０５が図中に矢印で示す方向に駆動される。
【０１２５】
２次転写バイアスローラ１１５は、２次転写手段であり、２次転写対向ローラ１６２７との間に中間転写ベルト１０１と２次転写ベルト１６０５を挟持するように配設され、定電流制御される２次転写電源１６３５によって所定電流の転写バイアスが印加されている。また、上記２次転写ベルト１６０５および２次転写バイアスローラ１１５が、２次転写対向ローラ１６２７に対して圧接する位置と離間する位置とを取り得るように、支持ローラ１６３２および２次転写バイアスローラ１１５を矢印方向に駆動する図示しない離接機構が設けられている。図には、２次転写ベルト１６０５および支持ローラ１６３２の離間位置を２点鎖線で示してある。
【０１２６】
１６５０はレジストローラ対であり、２次転写バイアスローラ１１５と２次転写対向ローラ１６２７とに挟持された中間転写ベルト１０１と２次転写ベルト１６０５の間に、所定のタイミングで転写材である転写紙Ｐを送り込む。２次転写ベルト１６０５の定着ローラ対（図示しない）側の支持ローラ１６３３に張架されている部分には、転写材除電手段である転写紙除電チャージャ１６５６と、転写材担持体除電手段であるベルト除電チャージャ１６５７とが対向している。また、２次転写ベルト１６０５の図中下側の支持ローラ１６３４に張架されている部分には、転写材担持体クリーニング手段であるクリーニングブレード１６５８が当接している。
【０１２７】
転写紙除電チャージャ１６５６は、転写紙に保持されている電荷を除電することにより、転写紙自体のこしの強さで転写紙を２次転写ベルト１６０５から良好に分離できるようにするものである。ベルト除電チャージャ１６５７は、２次転写ベルト１６０５上に残留する電荷を除電する。また、上記クリーニングブレード１６５８は、２次転写ベルト１６０５の表面に付着した付着物を除去してクリーニングする。
【０１２８】
このように構成したカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム１１０は、ドラム駆動モータ１１３（図１参照）によって矢印で示す半時計方向に回転され、中間転写ベルト１０１は、ベルト駆動ローラ（駆動軸）１０２によって矢印で示す時計回りに回転される。中間転写ベルト１０１の回転に伴ってＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が１次転写バイアスローラ１６２５に印加される電圧による転写バイアスにより１次転写がおこなわれ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト１０１上に重ねてトナー像が形成される。
【０１２９】
たとえば、Ｂｋトナー像形成は次のようにおこなわれる。帯電チャージャ１６０１は、コロナ放電によって感光体ドラム１１０の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。そして、図示しない書き込み光学ユニットにより、Ｂｋカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光をおこなう。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム１１０の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。
【０１３０】
このＢｋ静電潜像に、Ｂｋ現像機１６１１のＢｋ現像ローラ上の負帯電されたＢｋトナーが接触することにより、感光体ドラム１１０の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷のない部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。この感光体ドラム１１０上に形成されたＢｋトナー像は、感光体ドラム１１０と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト１０１の表面に転写される。このような感光体ドラム１１０から中間転写ベルト１０１へのトナー像の転写を「ベルト転写」という。
【０１３１】
上記ベルト転写後の感光体ドラム１１０の表面に残留している若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム１１０の再使用に備えて、感光体クリーニング装置１６０２で清掃される。感光体ドラム１１０側では、Ｂｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるＣ画像データの読み取りが始まり、そのＣ画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム１１０の表面にＣ静電潜像を形成する。
【０１３２】
そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前に、リボルバ現像ユニット１６０３の回転動作がおこなわれ、Ｃ現像機１６１２が現像位置にセットされ、Ｃ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像機１６１１の場合と同様にリボルバ現像ユニット１６０３の回転動作をおこない、次のＭ現像機１６１３を現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、ＭおよびＹの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。
【０１３３】
中間転写ベルト１０１上には、感光体ドラム１１０上に順次形成されるＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像が、同一面に順次位置合わせされて転写される。それにより、中間転写ベルト１０１上には最大で４色が重ね合わされたトナー像が形成される。
【０１３４】
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Ｐは図示しない転写紙カセットまたは手差しトレイなどの給紙部から給送され、レジストローラ対１６５０のニップで待機している。２次転写対向ローラ１６２７および２次転写バイアスローラによりニップが形成された２次転写部に中間転写ベルト１０１上のトナー像の先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙Ｐの先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対１６５０が駆動され、転写紙Ｐとトナー像とのレジスト合わせがおこなわれる。
【０１３５】
そして、転写紙Ｐが中間転写ベルト１０１上のトナー像と重ねられて２次転写部を通過する。このとき、２次転写電源１６３５によって２次転写バイアスローラ１１５に印加される電圧の転写バイアスにより、中間転写ベルト１０１上の４色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。
【０１３６】
そして、２次転写ベルト１６０５の移動方向における２次転写部の下流側に配置した転写紙除電チャージャ１６５６との対向部を通過するとき、転写紙Ｐは除電され、２次転写ベルト１６０５から剥離して定着ローラ対（図示しない）に向けて送られる。この定着ローラ対（図示しない）のニップ部でトナー像が溶融定着され、図示しない排出ローラ対で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
【０１３７】
一方、上記ベルト転写後の感光体ドラム１１０の表面は、感光体クリーニング装置１６０２でクリーニングされ、図示しない除電ランプで均一に除電される。また、転写紙Ｐにトナー像を転写した後の中間転写ベルト１０１の表面に残留したトナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト１０１に押圧されるベルトクリーニングブレード１６１６によってクリーニングされる。
【０１３８】
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナの動作および感光体ドラム１１０への画像形成は、１枚目の４色目（Ｙ）の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで２枚目の１色目（Ｂｋ）の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト１０１の方は、１枚目の４色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面の上記ベルトクリーニングブレード１６１６でクリーニングされた領域に、２枚目のＢｋトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、１枚目と同様動作になる。
【０１３９】
以上は、４色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、３色コピーモード、２色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作をおこなうことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット１６０３の所定色の現像機のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングブレード１６１６を中間転写ベルト１０１に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作をおこなう。
【０１４０】
次に、図１７は、タンデム画像形成装置の構成例を示す図である。中間転写ベルト１０１は、大略して駆動ローラ（駆動軸）１０２、従動ローラ１７０１，テンションローラ１７０２などに張架されている。中間転写ベルト１０１の移動方向上には、各色ＣＭＹＫ別の４つの感光体ドラム１１０（１１０ａ〜１１０ｄ）が配置されている。これらの各感光体ドラム１１０は、それぞれ独立したドラム駆動モータと伝達機構（図示しない）で駆動される。また、感光体ドラム１１０と中間転写ベルト１０１と書き込み光学系の位置関係は、感光体ドラム１１０の中心に対して対象の位置に配置されてなる。
【０１４１】
このような構成においても、中間転写ベルト１０１に対し上記実施の形態で説明した移動制御を実行することにより、高精度な位置制御を実行でき、各色での色ずれがなく高品質な画像形成がおこなえるようになる。
【０１４２】
なお、本実施の形態で説明した移動制御の処理内容は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フロッピー（Ｒ）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、上記記録媒体を介して、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。
【０１４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ベルトを移動させるための駆動軸と、駆動源からの駆動力を前記駆動軸に伝達する伝達手段を備え、前記駆動源からの駆動力によりベルトを移動させるベルト移動装置において、前記ベルトの移動方向の位置を認識するために該ベルトに設けられたマーカーを検出するマーカー検出手段と、前記駆動軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記マーカー検出手段の検出結果に基づき、ベルトの移動方向の位置を補正するための補正情報を作成する第１の補正情報作成手段と、前記回転状態検出手段の検出結果に基づき、前記駆動軸の回転状態を補正するための補正情報を作成する第２の補正情報作成手段と、前記第１および第２の補正情報作成手段の補正情報に基づいて前記駆動源を移動制御する制御手段とを備えたので、ベルトと駆動軸がスリップして、目標位置からベルトがずれた時、ベルト表面の位置の検出により、駆動軸の回転角度目標位置をベルトのずれ分だけ補正してベルト表面の位置をスリップがない時の位置へ戻すことができる。また、駆動軸の偏心により目標位置からベルトがずれた時、ベルト表面の位置を測定して、駆動軸の回転角度目標位置をベルトのずれ分だけ補正してベルト表面の位置を駆動軸の偏心がない場合の位置へ戻すことができる。これらにより、ベルトの目標位置からの位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１４４】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、前記第１の補正情報作成手段は、作成する補正情報の最大応答周波数を、前記第２の補正情報作成手段が作成する補正情報の最大応答周波数よりも小さくすることとしたので、剛性が低いベルトの位置制御では、応答周波数を低くして共振を励起させないようにする。ベルトより剛性が高い駆動源から駆動軸までの駆動系は、応答周波数を高くして各軸の偏心外乱を打ち消す位置制御をおこなう。ベルトのずれは、第１の補正手段、その他の外乱は主に第２の補正手段が受け持つことによりベルト目標位置からの位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１４５】
また、請求項３に記載の発明によれば、駆動源の駆動により駆動軸を回転させ、ベルトを駆動するベルト移動装置において、前記ベルトの表面位置を検出する検出手段と、前記検出手段で検出された表面位置をフィードバックして前記駆動対象の表面位置を目標位置に追従させる位置制御手段とを備えたので、ベルトの剛性を上げることによりベルトの共振周波数を上げて、制御帯域を上げたベルト表面位置を直接フィードバック制御することにより、ベルト目標位置からの位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１４６】
また、請求項４に記載の発明によれば、駆動源の駆動により駆動軸を回転させ、ベルトを駆動するベルト移動装置において、前記駆動源軸の回転状態を検出する回転状態検出手段と、前記回転状態検出手段で検出された回転状態をフィードバックして前記駆動源軸目標位置を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように前記駆動源軸の目標位置に追従させる移動制御をおこなう制御手段とを備えたので、駆動源軸の回転状態のフィードバックにより、駆動源軸から駆動軸位置の伝達系の偏心等の機械誤差と、駆動軸からベルト表面位置までの伝達系の偏心等の機械誤差と、ベルトと駆動ローラがスリップした場合に、ベルト表面の位置の検出で駆動源軸の回転角度目標位置をベルトのずれ分だけ補正してベルト表面の位置をスリップがない時の位置へ戻し、ベルト目標位置からの位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１４７】
また、請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記ベルトを張設する駆動軸の軸方向の少なくとも１箇所に歯が形成され、前記ベルトには、前記駆動軸の歯に噛み合う歯が形成され、駆動軸の回転によりベルトを移動させるので、ベルトと駆動軸が歯で噛み合うため、目標位置からの位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１４８】
また、請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動軸の駆動表面には、摩擦係数が大きい部材を備え、該駆動軸の回転により前記ベルトを移動させるので、ベルトのスリップを少なくでき、目標位置からの位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１４９】
また、請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜６のいずれか一つに記載の発明において、前記ベルトは、画像形成装置に設けられる中間転写ベルトおよび／または紙搬送ベルトとしたので、画像形成装置における画像形成時の位置ずれを防止して高精度な画像形成がおこなえるという効果を奏する。
【０１５０】
また、請求項８に記載の発明によれば、請求項１，２のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記駆動軸に対する目標駆動軸角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｄと、駆動軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄの関係が、
Ｗｃｄ  ＞  Ｗｐｄ
の場合は、前記目標駆動軸角度を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御するので、駆動源の発生トルクから駆動軸角度までの剛性が高く、駆動軸トルクからベルトの表面位置までの剛性が低い場合、すなわち、駆動源の発生トルクから駆動軸角度までの共振周波数が駆動軸トルクからベルトの表面位置より高い時、目標駆動軸角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｄを高くすることができ、安定し応答性の速い制御系を構成できるようになる。また、ベルトの目標表面位置からのずれは、目標駆動軸角度に加えることにより、解消できるため位置ずれを抑えることができるという効果を奏する。
【０１５１】
また、請求項９に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、前記制御手段は、前記駆動軸に対する目標駆動源軸角度からコントローラと駆動軸までの機械系を含む駆動源軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｍと、駆動軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄの関係が、
Ｗｃｍ  ＞  Ｗｐｄ
の場合は、前記目標駆動源軸角度を前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御する構成としたので、駆動源の発生トルクから駆動源軸角度までの剛性が高く、駆動軸トルクからベルトの表面位置までの剛性が低い場合、すなわち、駆動源の発生トルクから駆動軸までの機械系を含む駆動源軸角度までの共振周波数が駆動軸トルクからベルトの表面位置より高い時、目標駆動源軸角度からコントローラを含む駆動源軸角度までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｍを高くすることができるため、安定し応答性の速い制御系を構成できるようになる。また、ベルトの目標表面位置からのずれは、目標駆動源軸角度に加えることにより解消することができ、位置ずれを少なくできるという効果を奏する。
【０１５２】
また、請求項１０に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明において、前記制御手段は、目標位置からコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓと、駆動軸トルクあるいは駆動源軸トルクから前記ベルトの表面位置までの固有振動数Ｗｐｄｍの関係が、
Ｗｐｄｍ  ＞  Ｗｃｓ
で、かつ安定に制御できる場合は、前記ベルトの表面位置だけをフィードバックして前記ベルトの目標表面位置からのずれがなくなるように制御する構成としたので、ベルトの剛性が高い場合であっても、ベルトの表面位置のフィードバック制御により、応答性と安定性に優れた制御が実現でき、ベルトの目標表面位置からのずれを解消できるという効果を奏する。
【０１５３】
また、請求項１１に記載の発明によれば、請求項１，２，８のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記回転状態検出手段で検出された前記駆動軸の回転状態をフィードバックして駆動軸目標位置に追従させる内側フィードバックループの前記交差周波数Ｗｃｄと、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの前記開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓの関係が、
Ｗｃｄ  ＞  Ｗｃｓ
とした外側フィードバックループの制御を実行する構成としたので、目標駆動軸角度について、駆動軸からベルト表面位置までの共振周波数が低い時は、外側フィードバックループのゲインを抑え、安定して目標駆動軸角度の変更が可能という効果を奏する。
【０１５４】
また、請求項１２に記載の発明によれば、請求項４，９のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記回転状態検出手段で検出された前記駆動軸の回転状態をフィードバックして駆動軸目標位置に追従させる内側フィードバックループの前記交差周波数Ｗｃｍと、目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む前記ベルトの表面位置までの前記開ループ伝達特性の交差周波数Ｗｃｓの関係が、
Ｗｃｍ  ＞  Ｗｃｓ
とした外側フィードバックループの制御を実行する構成としたので、目標駆動源軸角度について、駆動源から駆動軸までの伝達系や、駆動軸からベルト表面位置の共振周波数が低い時は、外側フィードバックループのゲインを抑え、安定して目標駆動源軸角度の変更が可能という効果を奏する。
【０１５５】
また、請求項１３に記載の発明によれば、請求項１〜４，１０〜１２のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、ＰＩコントローラに外乱推定オブザーバを付加して構成され、目標位置から前記ベルトの表面位置までの開ループ伝達関数の交差周波数Ｗｃｓの傾きとして−２０ｄｂ／ｄｅｃの積分特性を持たせてなることとしたので、マイナーループについては、ＰＩコントローラで安定な位置制御を実行し、位置制御で取り除けない外乱による位置変動を、外乱推定オブザーバにより、高精度な位置制御をおこなうため、外側フィードバックループ、すなわち、目標位置からベルトの表面位置までの開ループ伝達関数の交差周波数Ｗｃｓの傾きを−２０ｄｂ／ｄｅｃの積分特性とすることで全体系で安定な位置制御が図れるという効果を奏する。
【０１５６】
また、請求項１４に記載の発明によれば、請求項１〜４，１０〜１３のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段として、前記ベルトの駆動開始時に、ランプ関数の目標位置を滑らかにする関数で乗算し、新たな目標位置として測定出力の比較信号とし、前記目標位置を滑らかにする関数に制御対象の伝達関数の逆数を乗算することにより、前記駆動源にフィードフォワード電流を与えるフィードフォワード系回路を備えたので、ベルトの駆動開始時には、ランプ関数の目標位置を滑らかにする関数で乗算するため、オーバーシュートが小さく振動を抑えた位置制御が実行できるという効果を奏する。
【０１５７】
また、請求項１５に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明において、前記歯は、前記ベルト上の画像形成部以外の箇所に形成されたこととしたので、歯による振動が画像形成部に伝わらなくなり、バンディングや位置ずれを少なくすることができるという効果を奏する。
【０１５８】
また、請求項１６に記載の発明によれば、請求項５，７のいずれか一つに記載の発明において、前記ベルトは、前記駆動軸と、複数のローラで張設され、該複数のローラのうち少なくとも転写ニップ部のローラは、前記ベルトの歯に接触しない軸長としたので、ベルトの転写ニップ部には、歯が接触しないため、歯による振動が画像形成部に伝わらず、バンディングや位置ずれを少なくすることができるという効果を奏する。
【０１５９】
また、請求項１７に記載の発明によれば、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動源から前記駆動軸までの伝達手段は、タイミングベルトとタイミングプーリーで構成したので、駆動軸に対するベルトの位置ずれを生じにくく、また、ギヤ駆動に比べて騒音が小さく、ダイレクト駆動に比べて消費電力を抑えることができるという効果を奏する。
【０１６０】
また、請求項１８に記載の発明によれば、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動源から前記駆動軸までの伝達手段は、ギヤで構成したので、駆動軸に対するベルトの位置ずれを生じにくく、また、タイミングベルトとタイミングプーリー駆動に比べて剛性を上げることができ、ダイレクト駆動に比べて消費電力を抑えることができるという効果を奏する。
【０１６１】
また、請求項１９に記載の発明によれば、請求項１〜１６のいずれか一つに記載の発明において、前記駆動源軸から前記駆動軸までの伝達手段は、駆動源軸と駆動軸が一体か駆動源軸と駆動軸がカップリングで締結されたダイレクト駆動としたので、駆動軸に対するベルトの位置ずれを生じず、また、タイミングベルトとタイミングプーリーによる伝達系やギヤによる伝達系に比べて騒音が小さく、剛性を上げることができるという効果を奏する。
【０１６２】
また、請求項２０に記載の発明によれば、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記マーカー検出手段で検出されたスリットパターンからなるマーカーをＡ／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換の出力に基づき、検出されたマーカーが示すスリットパターン間を位置補間する信号補間手段を備えたので、マーカー検出手段に、スリットパターンの幅が広い安価なものを用いても、スリットの検出によるアナログ出力をＡ／Ｄ変換しスリット間を補間することにより、高分解能化が可能となり、高精度な位置制御ができるという効果を奏する。
【０１６３】
また、請求項２１に記載の発明によれば、請求項１〜２０のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、前記マーカー検出手段で検出されたスリットパターンからなるマーカーの信号パルスのパルスエッジ間を該信号パルスよりも短い周期の一定間隔クロックで時間的に補間する信号補間手段を備えたので、マーカー検出手段に、スリットパターンの幅が広い安価なものを用いても、スリットの検出のパルスエッジ間を信号パルスよりも短い周期の一定間隔クロックで時間的に補間することにより、高分解能化が可能となり、高精度な位置制御ができるという効果を奏する。
【０１６４】
また、請求項２２に記載の発明によれば、請求項１〜２１のいずれか一つに記載の発明において、前記制御手段は、単一個のＤＳＰ、あるいは単一個のマイクロコンピュータを用いて前記ベルトを駆動制御するので、単一個のＤＳＰや一つのＣＰＵで、ソフトウエアサーボを実行するため、コントローラやオブザーバの演算、目標値軌跡、フィードフォワード計算をソフトウエアで処理でき、複雑な回路が必要なく安価で、高精度な位置決め制御ができるという効果を奏する。
【０１６５】
また、請求項２３に記載の発明によれば、請求項２２に記載の発明において、前記制御手段は、前記ＤＳＰあるいはマイクロコンピュータを用いたサーボ駆動の演算のために、制御演算のサンプリング時間で離散化した演算結果を前記駆動源に対する入力として与える構成としたので、ソフトウエアサーボを用い、サンプリング時間でＰＩコントローラ、外乱推定オブザーバ、新たな目標位置、フィードフォワード値を離散化して演算するため、高精度な位置決め制御がおこなえるという効果を奏する。
【０１６６】
また、請求項２４に記載の発明によれば、請求項１〜２３のいずれか一つに記載の発明において、前記回転状態検出手段は、前記駆動軸、あるいは前記駆動源の軸と同軸に設けられる偏心補正エンコーダとしたので、駆動軸や駆動源軸に取り付けたエンコーダに偏心が生じてもこれを補正できるため、偏心位置誤差が生じず駆動軸や駆動源軸の位置制御を高精度におこなえるという効果を奏する。
【０１６７】
また、請求項２５に記載の発明によれば、前記請求項１〜２４のいずれか一つに記載のベルト移動装置を備え、前記ベルト画像形成のための中間転写ベルトとして備え、該中間転写ベルトを移動制御して複数色からなるカラー画像を転写紙上に画像形成する画像形成手段を備えたので、中間転写ベルトの移動制御を高精度におこなえるため、転写紙上におけるカラー画像の色ずれを防止して、高品質な画像を形成することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明によるベルト移動装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】
ベルト移動装置における中間転写ベルトの移動機構の駆動系を示すブロック図である。
【図３】
本発明の実施の形態１における駆動対象の位置制御にかかる構成を示すブロック図である。
【図４】
本発明の実施の形態２における駆動対象の位置制御にかかる構成を示すブロック図である。
【図５】
本発明の実施の形態３にかかる駆動対象の位置制御にかかるブロック図である。
【図６】
駆動対象である中間転写ベルトの構造を示す図である。
【図７】
駆動対象であるモータトルクからベルト表面位置までのボード線図である。
【図８】
駆動軸目標角度からコントローラを含む駆動軸角度までの開ループ伝達特性図である。
【図９】
目標位置から内側フィードバックループのコントローラを含む駆動対象の表面位置までの開ループ伝達特性図である。
【図１０】
実施の形態４の駆動対象の位置制御にかかるブロック図である。
【図１１】
外乱推定オブザーバの配置の有無における位置偏差の比較を示す図である。
【図１２】
実施の形態４の駆動対象の位置制御にかかるブロック図である。
【図１３】
フィードフォワードの系統の配置の有無における中間転写ベルトの移動スタート時の駆動軸速度比較を示す図である。
【図１４】
図９に示す伝達特性（駆動軸のフィードバックと中間転写ベルトのベルト表面位置に対するフィードバック制御を実施する構成）時におけるベルトスリップ時の結果を示す図である。
【図１５】
この発明の実施の形態６による信号補間回路を示すブロック図である。
【図１６】
中間転写ベルトを備えたカラーコピー、カラープリンタの画像形成部の概略構成図である。
【図１７】
タンデム画像形成装置の構成例を示す図である。
【図１８】
従来のベルト搬送装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１０１  中間転写ベルト
１０２  駆動軸
１０３  駆動軸タイミングプーリー
１０４  タイミングベルト
１０６  ベルト駆動用モータ
１０７  エンコーダスケール
１０８  光ヘッド
１０９  駆動軸エンコーダ
１１０（１１０ａ〜１１０ｄ）  感光体
１１１  駆動軸
１１２  タイミングベルト
１１３  ドラム駆動モータ
１１４  ロータリエンコーダ
１１５  紙転写ローラ
１１６  レーザヘッド
２０１  マイクロコンピュータ
２０２  マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
２０３  リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）
２０４  ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
２０５，２０７  状態検出用インターフェース（Ｉ／Ｆ）
２０６  バス
２０８  駆動用Ｉ／Ｆ
２０９  ドライバ
２１０  駆動用Ｉ／Ｆ
２１１  ドライバ
３０１  比較手段
３０２  表面位置制御手段
３０３  加算手段
３０４  比較手段
３０５  位置制御手段
４０１  比較手段
４０２  表面位置制御手段
４０３  加算手段
４０４  比較手段
４０５  位置制御手段
５０１  比較手段
５０２  表面位置制御手段
６０１，６０２  歯
６０３  画像形成部
６０４  ベルト寄り止め
６０５  従動軸
６０６  歯
１００１  ＰＩコントローラ
１００２  外乱推定オブザーバ
１２０１  フィードフォワードの系統
１５０１  信号補間回路
１５０２  パターン信号カウンタ
１５０３  クロックカウンタ
１５０４  画像信号生成部
１６００  画像形成部
１６０１  帯電チャージャ
１６０２  感光体クリーニング装置
１６０３  リボルバ現像ユニット
１６０４  中間転写ユニット
１６０５  ２次転写ベルト
１６１１  Ｂｋ現像機
１６１２  Ｃ現像機
１６１３  Ｍ現像機
１６１４  Ｙ現像機
１６１６  ベルトクリーニングブレード
１６１７  潤滑剤塗布ブラシ
１６１８  ステアリン酸亜鉛
１６２０  ２次転写ユニット
１６２５  １次転写バイアスローラ
１６２６  ベルトテンションローラ
１６２７  ２次転写対向ローラ
１６２８  クリーニング対向ローラ
１６２９  アースローラ
１６３１  １次転写電源
１６３２，１６３３，１６３４  支持ローラ
１６３５  ２次転写電源
１６５０  レジストローラ対
１６５６  転写紙除電チャージャ
１６５７  ベルト除電チャージャ
１６５８  クリーニングブレード
１７０１  従動ローラ